Вопрос 25 Основные положения теории электролитической диссоциации. Механизм диссоциации

Основные положения теории электролитической диссоциации следующие:а) диссоциация электролитов происходит под действием полярных молекул растворителя;б) диссоциация - обратимый процесс;в) диссоциирующие молекулы распадаются на катионы — положительно заряженные частицы и анионы - отрицательно заряженные частицы;

г) суммарный заряд всех катионов равен суммарному заряду всех анионов;д) под действием электрического тока в растворах электролитов начинается направленное движение ионов, катионы двигаются к катоду, а анионы — к аноду;

е) диссоциация многоосновных кислот и многокислотных оснований происходит ступенчато.Задача. Возможна ли диссоциация хлорида натрия в четыреххлористом углероде?Решение. Диссоциация Nad в растворе ССl4 невозможна, поскольку четыреххлористый углерод является неполярным растворителем, а диссоциация возможна только под О действием молекул полярных растворителей.Существенным является вопрос о механизме электролити­ческой диссоциации.Легче всего диссоциируют вещества с ионной связью. Как известно, эти вещества состоят из ионов. При их растворении диполи воды ориентируются вокруг положительного и отрицательного ионов. Между ионами и диполями воды возникают силы взаимного притяжения. В результате связь между ионами ослабевает, происходит переход ионов из кристалла в раствор. При этом образуются гидратированные ионы, т.е. ионы, химически связанные с молекулами воды.Аналогично диссоциируют и электролиты, молекулы которых обра­зованы по типу полярной ковалентной связи (полярные молекулы). Вокруг каждой полярной молекулы вещества также ориентируются диполи воды, которые своими отрицательными полюсами притягива­ются к положительному полюсу молекулы, а положительными полюса­ми - к отрицательному полюсу. В результате этого взаимодействия связующее электронное облако (электронная пара) полностью смеща­ется к атому с большей электроотрицательностью, полярная молекула превращается в ионную и затем легко образуются гидратированные ионы. Диссоциация полярных молекул может быть полной или частичной.Таким образом, электролитами являются соединения с ионной или полярной связью - соли, кислоты и основания. И диссоциировать на ионы они могут в полярных растворителях.

Воп31 направление ионообменных реакций в растворах электролита. Как всякое химическое равновесие, равновесие в растворе слабого электролита является динамическим, т.е. при его установлении протекают с равными скоростями два процесса: процесс диссоциации и обратный ему процесс образования молекул из ионов. При этом разбавлении раствора не препятствует первому из этих процессов – диссоциации. Однако процесс образования молекул из ионов в результате разбавления затрудняется: для образования молекулы должно произойти столкновение ионов, вероятность которого с разбавлением уменьшается.

В зависимости от структуры растворяющегося вещества в безводном состоянии его диссоциация протекает по-разному. Наиболее типичны при этом два случая. Один из них – это диссоциация растворяющихся солей, т.е. кристаллов с ионной структурой, второй – диссоциация при растворении кислот, т.е. веществ, состоящих из полярных молекул.Когда кристалл соли, например, хлорид калия, попадает в воду, то расположенные на его поверхности ионы притягивают к себе полярные молекулы воды (ион-дипольное взаимодействие). К ионам калия молекулы воды притягиваются своими отрицательными полюсами, а к хлорид – ионам – положительными.Иначе протекает диссоциация полярных молекул. Молекулы воды, притянувшиеся к концам полярной молекулы (диполь-дипольное взаимодействие), вызывают расхождение ее полюсов – поляризуют молекулу. Такая поляризация в сочетании с колебательным тепловым движением атомов в рассматриваемой молекуле, а также с непрерывным тепловым движением окружающих ее молекул воды приводит в конечном счете к распаду полярной молекулы на ионы.

воп32 Комплексные соединения. Комплексные соединения -- молекулярные соединения определенного состава, образование которых из более простых молекул не связано с возникновением новых электронных пар. В большинстве случаев комплексные соединения образуются при взаимодействии веществ в водных растворах. Но иногда образование комплексных соединений может происходить и в других условиях. Например, безводный хлорид кальция непосредственно соединяется с аммиаком, превращаясь в комплексную соль [Ca (NH3)8] Cl2.Чаще всего образование комплексных соединений происходит около свободных ионов. Например, при взаимодействии ионов с молекулами воды под действием создаваемого ионом электрического поля молекулы воды определенным образом ориентируются и затем притягиваются к иону противоположно заряженным концом диполя. За счет такого притяжения в растворе образуется гидратированный ион и раствор все более концентрируется. На определенной стадии из него станут выделяться кристаллы растворенного вещества, заключающие в своем составе гидратированный ион. Если при этом молекулы воды, непосредственно окружающие его в растворе, связаны с ним непрочно, то вода не войдет в состав кристалла, а если связь иона с молекулами воды достаточно прочна, то в состав кристалла он войдет с некоторым числом молекул "кристаллизационной" воды. В результате получится кристаллогидрат данного вещества, представляющий собой комплексное соединение.В 1893 в немецком «Журнале неорганической химии» появилась статья на 63 страницах «Строение неорганических соединений», в которой Вернер изложил основные положения своей координационной теории[4], которые можно суммировать следующим образом:

Введены понятия комплексообразователя (центрального атома) и окружающих его лигандов;Описано понятие координационного числа, которое определяется пространственными соотношениями между центральным атомом, и координационной емкости лигандов;Расшифрована природа связей центрального атома с лигандами внутренней и внешней сферы (неионогенная и ионогенная);На основании этого разработан вопрос о реакционной способности атомов и групп, находящихся во внешней сфере;Дана рациональная классификация огромного количества комплексных соединений;Предложена теория пространственного строения комплексов;Позже введены понятия первичной и вторичной валентности и описано различие между ним

Воп39 Количественная характеристика окислительно-восстановительных процессов. Электродный потенциал.Уравнение Нернста. Для характеристики окислительно-восстановительной системы в конкретных условиях пользуются понятием реального (формального) потенциала Е. Для вычисления реального потенциала полуреакции

аОx + nе- → bRed,

пользуются уравнением Нернста:

Е= Е° + (RT/nF)ln(aaОx/abRed),

где Е° - стандартный потенциал, В; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж.моль-1.К-1; Т- абсолютная температура, К; n- число электронов, участвующих в полуреакции; F- постоянная Фарадея 9,6585.104 Кл×моль-1; а – активности окисленной и восстановленной форм.После подстановки указанных величин (Т=298 К) и замены натурального логарифма десятичным, а также при замене активностей концентрацями уравнение Нернста приводится к виду:

Е=Е° + (0,059/n)lg([Оx1]a/ [Red1]b).

[Ox1], [Red1]- концентрации окисленной и восстановленной форм соответственно;

a, b –стехиометрические коэффициенты в уравнении рассматриваемой реакции.Электродный потенциал - разница электрических потенциалов между электродом и электролитом, в контакте с которым он находится (чаще всего между металлом и раствором электролита).

воп42 Физико- химические методы исследования строения веществ(термическийрентгеноструктивный анализ. оптические методы. ядерный магнитный резонанс и др) Рентгеноструктурынй анализ оказался весьма эффективным при исследовании структур макромолекул, лежащих в основе жизнедеятельности живых организмов. Он позволил установить двухцепочечное строение (двойную спираль) молекул - носителей информации и нитевидную структуру белков. С появлением рентгеноструктурных исследований родилась молекулярная биология.Термический анализ. Метод исследования физ.-хим. и хим. процессов, основанный на регистрации тепловых эффектов, сопровождающих превращения веществ в условиях программирования температуры. Поскольку изменение энтальпии?H происходит в результате большинства физ.-хим. процессов и хим. реакций, теоретически метод применим к очень большому числу систем.Оптические методы анализа основаны на измерении оптических свойств веществ и излучений, взаимодействии электромагнитного излучения с атомами или молекулами анализируемого вещества, вызывающего излучение, поглощение или отражение лучей. К оптическим методам относятся рефрактометрия, поляриметрия, абсорбционные оптические методы.Рефрактометрический анализ широко применяют при исследовании таких пищевых продуктов, как жиры, томатные продукты, варенье, джем, соки и др.Рефрактометрический анализ основан на измерении показателя преломления (рефракции) веществ, по которому следует судить о природе вещества, чистоте и содержании в растворах.Ядерный магнитный резонанс (ЯМР), резонансное поглощение электромагнитной энергии веществом, обусловленное переориентацией магнитных моментов атомных ядер. ЯМР — один из методов радиоспектроскопии. Рентгеноструктурный анализ это метод исследования строения тел, использующий явление дифракции рентгеновских лучей, метод исследования структуры вещества по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения. Методами рентгеноструктурного анализа изучают металлы, сплавы, минералы, неорганические и органические соединения, полимеры, аморфные материалы, жидкости и газы, молекулы белков, нуклеиновых кислот и т.д. Рентгеноструктурный анализ является основным методом определения структуры кристаллов.